لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : .DOC ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : 17 صفحه
قسمتی از متن .DOC :
اولویتبندی زمانی و مکانی سیلخیزی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS
حسن ایزانلو 1 * حمیدرضا مرادی2 سیدحمیدرضا صادقی3
1- دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی نور، دانشجوی کارشناس ارشد مهندسی آبخیزداری، تلفن 8-6253907 0122. hghizanloo@yahoo.com.
2*- دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی نور، گروه مهندسی آبخیزداری، استادیار، کدپستی46414، تلفن3-6253101 0122، دورنگار6253499 0122.
morady5hr@yahoo.com
3- دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی نور، گروه مهندسی آبخیزداری، استادیار، کدپستی 46414، تلفن 3-6253101 0122، دورنگار 6253499 0122.
shrsadeghi@yahoo.com
اولویتبندی زمانی و مکانی سیلخیزی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS.
چکیده
کشور ایران به لحاظ موقعیت خاص جغرافیایی، در اکثر مناطق، از اقلیمی خشک و نیمه خشک برخوردار بوده که همه ساله با وقوع سیلابهای فصلی با خسارتهای جبرانناپذیری مواجه است. تحقیق حاضر به مکانیابی زیرحوزهای موثر بر دبی اوج و حجم سیل، و اولویتبندی زمانی و مکانی سیلخیزی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS، پرداخته است. در این تحقیق پس از تعیین دورههای هیدرولوژیکی و تهیه اطلاعات مورد نیاز برای تهیه هیدروگراف سیل، از روش شبیهسازی هیدرولوژیکی SCS در تبدیل رابطه بارش-رواناب در سطح زیرحوزهها استفاده شد. به منظور استخراج هیدروگراف سیل خروجی حوزه از روندیابی آبراهههای اصلی به روش ماسکینگام استفاده گردید. اولویتبندی زیرحوزهها از نظر سیلخیزی با کاربرد مدل HEC-HMS محاسبه شده و واسنجی لازم برای پارامترهایی چون تلفات اولیه، شماره منحنی و زمان تاخیر در هر دوره هیدرولوژیکی صورت گرفت. سپس با حذف متوالی و یک به یک زیرحوزهها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزهها بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه در هر دوره هیدرولوژیکی، اولویتبندی گردیدند. نتایج تحقیق نشان داد از محل خروجی حوزه به طرف بالادست و بخشهای میانی حوزه، تاثیر زیرحوزهها در دبی اوج سیل و حجم سیل خروجی کل حوزه افزایش مییابد. همچنین میزان مشارکت زیرحوزهها در سیل خروجی حوزه و حتی بزرگی و کوچکی دبی و حجم سیل زیرحوزهها، به مساحت آنها بستگی ندارد. به این ترتیب، ارتباط بین سیل و مشارکت سیل زیرحوزهها با مساحت آنها غیر خطی است. مقایسه اولویتبندی پتانسیل تولید سیل در دورههای هیدرولوژیکی متفاوت نیز از نظر آماری دارای اختلاف معنیداری میباشد. لذا با تمرکز عملیات آبخیزداری و کنترل سیلاب بر اساس اولویتها و مناطق تعیین شده در دورههای هیدرولوژیکی متفاوت، ضمن دسترسی به اهداف تحقیق، در هزینههای اجرائی، کاهش قابل توجهی پیشبینی میگردد.
واژگان کلیدی: سیلخیزی, اولویتبندی زمانی و مکانی, مدل HEC-HMS، کوشکآباد خراسان رضوی.
مقدمه
سیل یک اتفاق ناگهانی و رویدادی سریع و مخرب است که در مدیریت حوزههای آبخیز، تعیین شدت سیلخیزی زیرحوزهها و مقایسههایی که از این بابت در تعیین اولویتبندیها و سیاستگذاریهای لازم برای مهار سیل انجام میگیرد، از اهمیت بالایی برخوردار است (مرید و همکاران، 1375). اکثر حوزههای آبخیز معمولا" دارای فصول سیلخیزی متفاوتی هستند (Chunhong و Ying، 2004). در بین عوامل موثر بر سیلخیزی، مهمترین عامل، شماره منحنی (CN) میباشد (جوکار، 1381). عامل CNدارای تغییرات زمانی بوده (Young وCarleton، 2005) که با تغییر در فرآیندهای هیدرولوژیکی، اثرات مهمی روی کمیت و کیفیت رواناب خروجی از حوزه دارد. بر این اساس با بکارگیری مدلی نظیرHEC-HMS، امکان بررسی تغییرات زمانی و مکانی وقوع سیلاب در حوزههای آبخیز ممکن میگردد (Akan وHoughtalen، 2003).
بررسیهای انجام شده نشان میدهد موضوعات مرتبط با این تحقیق عمدتا" در زمینه تاثیر تغییرات کاربری اراضی بر روی بروز سیلاب، تعیین مناطق سیلخیز بر پایه روشهای نموداری و فرمولهای تجربی، تحلیل آماری دادههای سیلاب، دادههای دورسنجی و سامانه اطلاعات جغرافیایی و مدلهای رایانهای بارش–رواناب بوده و بیشتر از دیدگاه تولید سیل در سطح حوزههای آبخیز یکپارچه مطرح شده است. Singh (1996) با بررسی تغییرات زمانی و مکانی بارش، تغییر رفتار حوزه روی هیدروگراف سیل را از نظر شکل، تداوم و دبی پیک هیدروگراف سیل بررسی کرد. Vanshaar و همکاران (2002) از مدل DHSVM برای شبیهسازی اثرات هیدرولوژیکی پوشش زمین برای 4 زیرحوزه رودخانه کلمبیا استفاده کرده و بیان میدارند که شاخص سطح برگی کم، آب معادل برف و جریان بیشتر را به دنبال دارد. Melesse و Shih (2002) برای تخمین توزیع مکانی ارتفاع رواناب، از تصاویر ماهوارهای برای تعیین تغییرات کاربری اراضی و CN حوزه Kissimmee در جنوب فلوریدا استفاده کردند. نتایج نشان داد که با تغییر کاربری و به تبع آن تغییرات سیل، استفاده از تصاویر ماهوارهای برای مطالعه عکس العمل حوزه نسبت به سیل مفید است. Foody و همکاران (2004) به منظور شناسایی مناطق حساس به تند سیلها در منطقهای در غرب مصر از مدل HEC-HMS به منظور شبیهسازی سیلاب استفاده کردند؛ که منجر به شناسایی 2 منقطه حساس گردید. Hassanzadeh و Aalami (2005) با استفاده از مدل HEC-HMS درحوزه آبخیز سد گلستان مبادرت به تعیین سیلخیزی زیرحوزهها پرداختند. مردانی (1377)، خسروشاهی (1380) و جوکار (1381) تاثیر سیلخیزی زیرحوزهها را از طریق مدل ریاضی HEC-HMS مورد بررسی قرار دادند و با استفاده از شبیهسازی جریانهای سیلابی، میزان مشارکت هر یک از زیرحوزهها را در هیدروگراف سیل خروجی حوزه مورد بررسی خود بدست آوردند. روغنی و همکاران (1382) با استفاده از مفهوم نمودار مساحت–زمان و بکارگیری مشخصات حوزه، در مدل هیدرولوژیکی RAFTS، نحوه توزیع مکانی زیرحوزهها در سطح منطقه را مورد بررسی قرار دادند. یثربی (1384) با نصب اشل در خروجی زیرحوزههای آبخیز هراز و با قرائت روزانه آنها و تهیه منحنی دبی-اشل, اقدام به محاسبه دبی روزانه و شناسایی تغییرات زمانی-مکانی و اولویتبندی زیرحوزهها در رواناب تولیدی نمود.
حوزه آبخیز کوشکآباد در استان خراسان رضوی از جمله حوزههای آبخیزی است که بروز مکرر سیلاب، مسئولان محلی را به انجام اقدامات کنترل سیل وادار نموده است؛ حال آنکه موفقیت کامل در این راستا به دلیل عدم اطلاع از وضعیت مشارکت زمانی و مکانی زیرحوزهها در بروز سیلاب با موفقیت کامل همراه نبوده است. لذا هدف از انجام این تحقیق، تعیین مناطق خطرساز و سیلخیز در داخل حوزه و اولویتبندی شدت سیلخیزی زیرحوزهها در دو فصل سیلابی، برای مدیریت بهینه آنها میباشد.
مواد و روشها
حوزه آبخیز کوشکآباد در استان خراسان رضوی در شمال غرب مشهد و در طول جغرافیایی 30 º59 تا 38 º59 شرقی و در عرض جغرافیایی 38 º36 تا 47 º36 شمالی واقع شده است (شکل1). ارتفاع متوسط حوزه 1705 متر، شیب متوسط آن بالای 25 درصد بوده و دارای اقلیم خشک تحت تاثیر توده هوای سیبری میباشد. مساحت حوزه 45/87 کیلومترمربع بوده که به 10 زیرحوزه تقسیم شده است. میانگین نزولات سالانه این حوزه 3/391 میلیمتر است.
شکل1 سیمای کلی منطقه مورد مطالعه در استان خراسان رضوی و ایران
روش کار
مدل HEC-HMS برای شبیهسازی بارش-رواناب، حوزه آبخیز را با مولفههای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی نمایش میدهد. به این ترتیب، بررسی منابع، تعیین حوزه و زیرحوزهها، جمعآوری دادهها، تعیین دورههای هیدرولوژیکی، تهیه نقشهها و رقومی کردن آنها، بازدید از منطقه مورد مطالعه و کنترل نقشهها با طبیعت ضروری است. با تلفیق اطلاعات بدست آمده، مدل هیدرولوژیکی اجرا میگردد. پس از شبیهسازی فرآیندهای بارش-رواناب، اولویتبندی زیرحوزهها با حذف متوالی آنها از فرایند روندیابی داخل حوزه برای تعیین میزان مشارکت آنها در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه در هر دوره هیدرولوژیکی، و در نهایت تحلیلهای مکانی و زمانی سیلخیزی صورت میگیرد.
استخراج مشخصات فیزیکی زیرحوزهها و تعیین دورههای هیدرولوژیکی حوزه
به منظور فراهم نمودن دادههای لازم برای انجام این تحقیق، با استفاده از نرمافزار Arcview و Ilwis، کلیه مشخصات و نقشههای مورد نیاز شامل مدل رقومی ارتفاع، نقشه شیب حوزه و تعیین شیب آبراهههای اصلی زیرحوزهها استخراج گردید. برای تعیین دورههای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز مورد مطالعه، ترسیم و تحلیل منحنیهای تغییرات دما-بارش (آمبروترمیک) و بارش- دبی در ماههای مختلف سال صورت گرفت. مقدار متوسط بارش و دما در ماههای مختلف سال، پس از تعیین سالهای آماری مشترک، بررسی همگنی و بازسازی دادههای ناقص ایستگاههای درون و بیرون حوزه، با ترسیم خطوط همباران و همدما با استفاده از نرمافزار Arcview بدست آمد.
تحلیل دادههای بارش- رواناب
به منظور مدلسازی حوزه مورد مطالعه از طریق بکارگیری مدل ریاضی، استفاده از دادههای همزمان بارش-رواناب برای واسنجی مدل ضروری است. به این ترتیب، اقدام به جمع
تحقیق در مورد اولویت بندی زمانی و مکانی سیل خیزی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد 18 ص
